光譜水質(zhì)智能監(jiān)測應用白皮書 -v10.0

343.1光譜水質(zhì)智能監(jiān)測方案架構3.1光譜水質(zhì)智能監(jiān)測方案架構95編制說明編制說明18明之源；必須牢固樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，站在人與自然和諧共生的習近平總書記多次強調(diào)信息化對經(jīng)濟發(fā)展、社會治理的驅動引領作用，強化信息資動脈”。水網(wǎng)工程作為國家重大基礎設施建設，投入多，影響大，在建設過程中以信息流帶動技術流、資金流、人才流、物資流，對水網(wǎng)經(jīng)濟發(fā)展、社會精細治理起到引領性水網(wǎng)智慧化是國家水資源配置、水生災害應對能力的重要手段。要推進互聯(lián)網(wǎng)、水資源是國家水網(wǎng)的主體，是人類社網(wǎng)建設產(chǎn)生重要的現(xiàn)實意義和巨大的社會報，全國地表水監(jiān)測有3629個國控斷面，Ⅰ-Ⅲ類水質(zhì)斷面占比87.9%。其中，長江、隨著國家水網(wǎng)等重大關鍵基礎設施及時捕捉到國家水網(wǎng)各節(jié)點的水環(huán)境變化趨境等行業(yè)主管部門各自獨立建設了大量水水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)共建共享的協(xié)作機制不夠成面觀測站網(wǎng)無法對國家水網(wǎng)實現(xiàn)全面有效傳感器，形成空天地一體化的立體監(jiān)測網(wǎng)躍遷、分子的外層電子躍遷、分子振動/轉動會吸收或發(fā)射特定頻率的光，通過測量其光譜、強的相互作用，并以此為基礎而建立的分析方法就成為光年，德國物理學家夫瑯禾費設計了包含狹收暗線夫瑯禾費線。1859年，克?；舴蚝凸庾V分析法被廣泛應用于各種物質(zhì)分光譜分析法分為吸收光譜，發(fā)射光譜，在地面光譜水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)中常用吸收吸收光譜方法：基于水中物質(zhì)對特定波長的光的吸收強度來檢測物質(zhì)成分和濃Lambert-Beer定律。一般采用紫的光激發(fā)而產(chǎn)生特定波長的熒光來判斷物光譜智能分析方法作為一種強有力的合物，檢測精度可以到ppm(10-6）、ppb（四）非接觸、非侵入式監(jiān)測，微損/由于光譜智能分析技術具備上述極備的廣泛部署，建立國家水網(wǎng)水質(zhì)光譜指當前水質(zhì)檢測標準以化學法和電極法T354-2007）的行業(yè)標準發(fā)布，代表在線水化學需氧量COD、總有機碳TOC、紫外發(fā)展的光譜水質(zhì)在線監(jiān)測行業(yè)在一定程度監(jiān)控能力建設項目地表水飲用水水源地水學方法無可比擬的優(yōu)勢，并能夠結合物聯(lián)備檢驗機制已無法滿足智能化時代光譜水目前光譜水質(zhì)在線監(jiān)測發(fā)展尚處于初現(xiàn)如下問題1）水質(zhì)光譜數(shù)據(jù)集的準確性（3）設備、數(shù)據(jù)、算法模型的問題難以定界4）“煙囪式”的水質(zhì)光譜樣本數(shù)據(jù)樣礎平臺，夯實光譜水質(zhì)在線行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展威的光譜水質(zhì)數(shù)據(jù)平臺，提供水利水務業(yè)、計費，促進算法模型的高水平發(fā)展3）光件、硬件的平臺邊界，促使光譜水質(zhì)在線監(jiān)（1）光譜硬件廠商聚焦光源組件、光路、光譜探測器等核心部件的精益制造2）光譜水質(zhì)硬光譜水質(zhì)智能監(jiān)測系統(tǒng)架構主要包含三層1）光譜采集及分析終端層2）光譜數(shù)據(jù)、算法、模型資產(chǎn)層3）光譜算法要包含紫外-可見光吸收譜終端、熒光譜終光指紋庫等。在算法方面，充分利用scikit-learn等傳統(tǒng)機器學習算法庫、構建符合該水網(wǎng)管理對象水質(zhì)數(shù)據(jù)特征的終端側以硬件能力建設為主，支持大外-可見光譜設備、熒光譜設備，可在水網(wǎng)光譜采集設備需要滿足如下要求1）光源發(fā)光穩(wěn)定可靠，具備可重復性、一致性2）光通常還有對應的COD、TP、TN、葉綠素等水中物質(zhì)成分的濃度。假定有m組樣本，每個樣本有n是帶標簽的樣本數(shù)據(jù)，通常還有對應的COD、TP、T深度學習及大模型技術的發(fā)展給水質(zhì)光譜回歸模型的構建帶來了新的啟發(fā)，主要有如下方面1）多模態(tài)技術。每個水質(zhì)樣本的紫外-可見光吸收譜數(shù)據(jù)是一個n適應模型尋優(yōu)技術。水質(zhì)光譜回歸模型包含傳統(tǒng)機器學習回也是一個重要的研究方向3）基于小樣本的增量學習技術。在已經(jīng)構建的統(tǒng)一光譜回歸模型龍崗河流域位于深圳市東北部，發(fā)源于梧桐山北麓，以降雨水源補給為廣東省深圳生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心站在傳統(tǒng)水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的基礎上，持續(xù)探索水質(zhì)在線監(jiān)洞庭湖水域遼闊，面積超過四千平方公里，是長江中游洪水重要調(diào)蓄場所和洞庭湖黑泥洲生態(tài)修復試點工程依托西高東低地形開展同坡降整體式降方法普遍存在手段單一、分析定向的局限監(jiān)測技術會轉向多源多模態(tài)光譜大數(shù)據(jù)的可有效彌補傳統(tǒng)監(jiān)測手段在監(jiān)測時效、精五位一體的立體監(jiān)測評估技術體系和應用未來的光譜水質(zhì)智能監(jiān)測系統(tǒng)將充分共享標準，建立統(tǒng)一的光譜水質(zhì)大數(shù)據(jù)平數(shù)據(jù)共享機制的建設有助于形成更廣泛的理和分析，顯著提高水質(zhì)監(jiān)測的精度和效在國家數(shù)字化轉型及人工智能技術跨建設和運營提供可靠的數(shù)據(jù)支持和決策依本白皮書在撰寫過程中得到了多家單位以及人員的大力支持，在此特別感謝以下顧問專家以及編寫成員。中國水利水電科學研究院水資源研究所殷峻暹教授生態(tài)環(huán)境部衛(wèi)星環(huán)境應用中心王雪蕾研究員大連理工大學建設工程學院廣東省深圳生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心站湖南省水利水電勘測規(guī)劃設計研究總院有限公司廣東粵港供水有限公司大連智水慧成科技有限責任公司華為技術有限公司劉志紅尹文杰羅澍麥有全蔣冰艷羅明輔左仲元歐陽君尹細偉冷祥陽劉勝軍孫鵬飛周小紅張忠趙振國鮑鵬云劉二佳于軍張磊王維朋冒甘泉楊曉飛秦中玉胡扶同出版時間：版權聲明：本白皮書著作權屬于大連理工大學建設工程學院、廣東省深圳生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心站、湖南省水利水電勘測規(guī)劃設計研究總院有限公司、廣東粵港供水有限公司、大連智水慧成科技有限責任公司、華為技術有限公司共同所有。轉載、摘編或以其他任何方式使用本白皮書的全部或部分內(nèi)容的，應注明來源，違反上述聲明者，著作權方將追究其相關法律責任。免責聲明：本文檔可能含有預測信息，包括但不限于有關未來的財務、運營、產(chǎn)品系列、新技術等信息。由于實踐中存在很多不確定因素，可能導致實際結果與預測信息有很大的差別。因此，本文檔信息僅供參考，不構成任何要約或承諾。大連理工大學建設工程學院、廣東